(毕业论文)化工原理课程设计

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化工原理课程设计教学论文

化工原理课程设计教学论文

化工原理课程设计教学论文摘要:化工原理课程设计对培养应用型本科人才具有重要的作用,传统的课程设计因其设计题目单调易雷同、师生缺少工程意识、设计方法单一以及考核体系不科学等因素制约了学生的学习。

文章对此课程的教学改革进行了探索,通过精心选题、加强工程实践性、强化计算机辅助技术的应用以及改革考核方式,培养了学生的工程应用实践能力,使教学达到了更好的效果。

关键词:化工原理;课程设计;教学改革应用型本科人才培养是指以学科为基础,以经济社会发展需求为导向,以能力培养为核心,培养的人才应具有较强的动手能力、技术思维能力,能够解决生产中出现的技术问题,其培养模式的特征就是“应用性、行业性、实践性”[1-3]。

化工原理课程设计是应用型本科高等学校化学工程与工艺专业的一门专业必修课。

目前,化工原理课程设计教学中存在着一些不容忽视的问题,不利于应用型本科人才的培养。

本文结合鄂尔多斯应用技术学院化工原理课程设计教学的实际,根据应用型本科人才培养的目标,通过认真分析传统化工原理课程设计中存在的问题,探讨化工原理课程设计改革方向。

1化工原理课程设计的作用和内容通过化工原理课程设计的学习,使学生系统地获得化工原理课程设计(理论、规定、程序和方法)的基本知识和基本方法。

培养学生树立正确的设计思想和求是精神,严谨负责协调创新的工作作风和基本设计技能,提高综合运用所学知识去分析问题、解决问题的能力。

同时是提高学生综合素质,使大学生向工程师转化的一个重要的教学环节,是本科生学习完高等数学、普通物理、机械制图、计算机技术、化工原理、反应工程等课程后的一门必修课。

该课程强调工程观点、定量运算和设计能力的训练,强调理论与实践的结合,可以提高学生分析问题、解决问题的能力。

化工原理课程设计的内容是根据教师提供的设计任务进行设计,主要有:①选择适宜的设备并进行计(核)算,对确定的换热器类型进行简要论述,对设备进行包括确定物性数据、估算传热面积、工艺结构尺寸等的工艺计算以及设备的机械设计;②绘制设备的装配图(包括技术特性表、管口表、部件明细栏,A1图纸、打印);③编写课程设计说明书。

化工原理课程设计

化工原理课程设计

化工原理课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握化工原理的基本概念、基本理论和基本方法,包括流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等,培养学生分析和解决化工问题的能力。

1.掌握流体的密度、粘度、热导率等物理性质。

2.理解流体力学的基本方程,包括连续方程、动量方程和能量方程。

3.掌握流体流动和压力降的基本理论,包括层流和湍流、管道流动和开放流动等。

4.理解气液平衡的基本原理,包括相图、相律和相变换等。

5.掌握传质过程的基本方法,包括扩散、对流传质和膜传质等。

6.能够运用流体力学基本方程分析流体流动问题。

7.能够计算流体流动和压力降的基本参数,如流速、压力降等。

8.能够分析气液平衡问题,确定相态和相组成。

9.能够运用传质过程的基本方法分析和解决化工问题。

情感态度价值观目标:1.培养学生对化工原理学科的兴趣和热情。

2.培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德。

3.培养学生团队协作和自主学习的意识。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等。

1.流体的物理性质:包括密度、粘度、热导率等,通过实例讲解其测量方法和应用。

2.流体力学基本方程:讲解连续方程、动量方程和能量方程,并通过实例分析其应用。

3.流动和压力降:讲解层流和湍流的特性,分析管道流动和开放流动的压力降计算方法。

4.气液平衡:讲解相图、相律和相变换的基本原理,并通过实例分析气液平衡问题。

5.传质过程:讲解扩散、对流传质和膜传质的基本方法,并通过实例分析传质问题的解决方法。

三、教学方法本节课采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法:用于讲解流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等基本概念和理论。

2.讨论法:通过小组讨论,引导学生主动思考和分析化工问题,提高学生的分析和解决问题的能力。

3.案例分析法:通过分析实际化工案例,使学生更好地理解和应用化工原理,培养学生的实际操作能力。

化工原理课程设计第三版课程设计

化工原理课程设计第三版课程设计

化工原理课程设计第三版课程设计1. 概述本次课程设计旨在通过实际操作和分析,让学生深入了解化工原理的核心概念和应用技能。

在设计中,学生们将探索化工分离过程的原理、工艺流程设计以及设备的选择和优化等方面的知识。

2. 实验目的本课程设计旨在培养学生以下方面的能力:1.理解化工分离过程的基本原理和特点;2.掌握工艺流程设计和设备选择与优化的方法;3.培养实际操作和分析的能力,并通过设计和分析来掌握化工原理的应用技能。

3. 实验设备•微型蒸馏装置•真空干燥器•震荡器•多层螺旋板塔•分离漏斗•等温滴定计•气相色谱分析仪4. 实验内容4.1 实验1:蒸馏分离乙醇和水4.1.1 实验目的通过蒸馏操作分离出乙醇和水,并对蒸馏过程进行分析和优化,掌握蒸馏分离的基本原理和操作技能。

4.1.2 实验步骤1.分别称取50mL乙醇和水混合溶液,加入微型蒸馏装置中;2.开启蒸馏设备,调整冷却水温度和采样速率;3.收集蒸馏出的乙醇和水,分别测定其含量和纯度,记录数据;4.对蒸馏过程进行分析和优化,根据实验数据推算出最优的蒸馏条件。

4.1.3 实验结果在此处列出实验数据及分析结果。

4.2 实验2:干燥和筛分分离颗粒4.2.1 实验目的通过干燥和筛分操作分离出颗粒,并对操作过程进行分析和优化,掌握干燥和筛分的基本原理和操作技能。

4.2.2 实验步骤1.将颗粒放入真空干燥器内,开启干燥器并设定温度和干燥时间;2.在震荡器内加入干燥后的颗粒,进行筛分操作;3.对干燥和筛分过程进行分析和优化,根据实验数据推算出最优的操作条件。

4.2.3 实验结果在此处列出实验数据及分析结果。

4.3 实验3:多层螺旋板塔分离气体混合物4.3.1 实验目的通过在多层螺旋板塔内对气体混合物进行分离操作,分析其分离机理和选择最优的工艺条件。

4.3.2 实验步骤1.将混合气体通过多层螺旋板塔,进行分离处理;2.对分离后的气体进行收集和测量,记录数据;3.对分离过程进行分析和优化,选择最优的工艺条件。

化工原理课程设计

化工原理课程设计

化工原理课程设计化工原理课程设计500字化工原理课程设计旨在通过实际案例和综合实验,帮助学生学习和掌握化工原理的基本概念和操作技能。

下面是一个典型的化工原理课程设计。

1. 实验名称:离心分离实验实验目的:掌握离心分离的基本原理和操作技能。

实验器材:离心机、试管、离心管、溶液样品。

实验步骤:1)准备样品溶液并放入试管中。

2)将试管放入离心管中,装入离心机内。

3)设定离心机的转速和离心时间。

4)启动离心机,等待离心结束。

5)取出离心管,观察离心效果并记录实验结果。

实验结果:观察到溶液中的固体颗粒被离心力推向试管底部,分离出清澈的液相。

实验原理:离心分离利用离心力的作用,分离混合物中的固液两相。

较不容易分离的混合物可以通过调整离心转速和时间,增加离心力的强度和作用时间,达到分离的目的。

2. 实验名称:蒸馏实验实验目的:熟悉蒸馏的原理和操作方法,掌握蒸馏工艺的应用。

实验器材:蒸馏设备、蒸馏瓶、温度计、冷凝器、反应溶液。

实验步骤:1)将反应溶液倒入蒸馏瓶中。

2)安装冷凝器,并连接水源以保持冷凝器的冷却。

3)开始加热蒸馏瓶,控制温度在反应物的沸点温度范围内。

4)观察冷凝器中的液体产物,并分离收集产物。

实验结果:观察到反应溶液在加热过程中发生沸腾,产生气体产物,并在冷凝器中冷却、凝结成液体产物。

实验原理:蒸馏是利用物质沸点的差异,通过加热和冷却,将液体混合物分离成不同组分的过程。

通过以上两个典型的实验,学生可以了解和掌握离心分离和蒸馏两种常见的化工分离方法。

同时,通过实验过程中观察、记录和分析实验结果,培养学生的观察力和实验分析能力。

除此之外,还可以在实验设计中加入安全注意事项,提醒学生在实验过程中注意安全防护和化学危险品的处理等方面的知识点。

这样的课程设计能够使学生在实践中学习,提高他们的综合实验能力和创新意识。

化工原理课程设计完整版

化工原理课程设计完整版

化工原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工原理的基本概念、理论和方法,了解化工生产的基本过程和设备,培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。

具体目标如下:1.知识目标:(1)理解化工原理的基本概念和原理;(2)熟悉化工生产的基本过程和设备;(3)掌握化工计算方法和技能。

2.技能目标:(1)能够运用化工原理解决实际问题;(2)具备化工过程设计和优化能力;(3)学会使用化工设备和仪器进行实验和调试。

3.情感态度价值观目标:(1)培养学生的团队合作意识和沟通能力;(2)增强学生对化工行业的认识和兴趣;(3)培养学生对科学研究的热爱和责任感。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面:1.化工原理基本概念和原理:包括溶液、蒸馏、吸收、萃取、离子交换等基本操作原理和方法。

2.化工生产过程和设备:包括反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等的基本结构和原理。

3.化工计算方法:包括物料平衡、热量平衡、质量平衡等计算方法。

具体教学大纲安排如下:第1-2周:化工原理基本概念和原理;第3-4周:化工生产过程和设备;第5-6周:化工计算方法。

三、教学方法本课程采用多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1.讲授法:讲解基本概念、原理和方法,引导学生理解和掌握;2.案例分析法:分析实际案例,让学生学会运用化工原理解决实际问题;3.实验法:进行实验操作,培养学生的实践能力和实验技能;4.小组讨论法:分组讨论,培养学生的团队合作意识和沟通能力。

四、教学资源本课程的教学资源包括:1.教材:《化工原理》;2.参考书:相关化工原理的教材和学术著作;3.多媒体资料:教学PPT、视频、动画等;4.实验设备:反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等。

以上教学资源将用于支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面,以全面客观地评价学生的学习成果。

1.平时表现:通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估,考察学生的学习态度和理解能力。

化工原理课程设计课程设计

化工原理课程设计课程设计

化工原理课程设计课程背景化工原理是化学工程中的基础课程之一,其涵盖了诸如热力学、传质和反应工程等基本概念。

本科生需要在本课程中学会运用这些基本概念解决工程问题,并开展一些基本的实验设计和模拟计算。

该课程设计旨在加深化工原理课程的理论学习,并提高学生的实际操作能力。

课程目标本课程设计的目标是让学生在课程的实践中掌握基本的化工原理知识,并运用这些知识解决实际的工业问题。

具体目标有:1.学习掌握热力学的基本概念和计算方法。

2.学习掌握传质过程的基本方程和物理资料的估算方法。

3.学习掌握反应工程的基本概念和反应机理的分析方法。

4.在实践课程中,学生需要掌握实验操作和实验数据的处理方法,以及模拟计算工具的使用。

课程内容该课程设计将分为以下几个部分:实验部分学生将进行基于传统的物理化学实验,质量传递、热力学、反应工程等实验设计,并通过实验数据分析和处理来确定已学习的基本概念和知识。

一些例子包括:•燃烧烷基气体的热力学变化。

•分析盐水蒸汽-液体传质的影响因素。

•合成醇酸的相变反应工程。

•模拟火箭推进器的性能和热效应。

在此过程中,学生将掌握实验设计的基本技能,并学习如何使用化学试剂和设备进行实验操作。

另外,还将学习数据采集、处理和分析的数据分析方法。

模拟部分该部分旨在教授学生如何运用现代计算机技术模拟基本化工过程。

具体而言,学生将使用Petrosim (或者其他模拟计算工具)软件来模拟各种化学过程,包括:•含有减压操作的多物质流体化反应器。

•用于石油提炼的不同精炼工艺的流程模拟。

在模拟的过程中,学生将学习理解物理过程、建立适当的模型、配置计算软件,并分析和评估模拟结果的有效性。

成果要求每位学生必须提交一份完整的课程设计报告,包括:1.实验部分的实验设计和数据分析,同时要展示自己对实验操作和数据分析的独立能力。

2.模拟部分的模拟计算过程与结果,展示自己对计算机模拟技术的掌握和理解能力。

3.论文应在规定的截止日期前提交,格式和结构必须规范,课程须按时完成。

化工原理 课程设计

化工原理 课程设计

化工原理课程设计
化工原理课程设计是化工专业学生在学习化工原理课程后,根
据所学知识和理论进行实际操作和设计的一门课程。

在进行化工原
理课程设计时,学生需要结合所学的化工原理知识,从实际工程问
题出发,进行设计、分析和论证。

首先,化工原理课程设计通常包括以下几个方面的内容,设计
题目的确定、设计依据的分析、设计方案的制定、设计计算的进行、设计结果的分析与讨论以及设计报告的撰写等环节。

学生需要根据
所学的化工原理知识,选择合适的设计题目,明确设计的目的和依据,合理制定设计方案,并进行相关的计算和分析,最终撰写设计
报告。

其次,在化工原理课程设计中,学生需要运用所学的化工原理
知识,如物质平衡、能量平衡、传质过程等理论,结合实际工程问
题进行设计。

例如,可以设计化工流程中的反应装置、分离装置、
传热装置等,通过计算和分析来确定设计方案的合理性和可行性。

此外,化工原理课程设计还需要学生具备一定的实验操作能力
和科学研究能力,能够独立进行设计计算和实验操作,并能够准确
地记录实验数据和结果,进行数据处理和分析,最终得出科学的结论。

总的来说,化工原理课程设计是化工专业学生综合运用化工原
理知识进行实际操作和设计的重要环节,通过这样的设计,学生能
够加深对化工原理理论的理解,提高实际操作能力和科学研究能力,为将来的工程实践打下坚实的基础。

化工原理课程设计范文

化工原理课程设计范文

化工原理课程设计范文一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握化工原理的基本概念、原理和计算方法,能够运用化工原理解决实际工程问题。

具体包括以下三个方面:1.知识目标:(1)理解化工原理的基本概念和原理;(2)掌握化工过程中的质量守恒、能量守恒和动量守恒定律;(3)熟悉化工单元操作的基本流程和计算方法。

2.技能目标:(1)能够运用化工原理解决实际工程问题;(2)具备较强的化工过程分析和设计能力;(3)熟练使用相关化工设计和分析软件。

3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对化工行业的兴趣和热情;(2)树立学生的主人翁意识,提高学生的人文素养;(3)培养学生团队合作精神,增强学生的社会责任感。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分:1.化工原理的基本概念和原理;2.化工过程中的质量守恒、能量守恒和动量守恒定律;3.化工单元操作的基本流程和计算方法;4.化工设计和分析软件的使用。

具体安排如下:1.第1-2课时:介绍化工原理的基本概念和原理,讲解质量守恒、能量守恒和动量守恒定律;2.第3-4课时:讲解化工单元操作的基本流程和计算方法;3.第5-6课时:介绍化工设计和分析软件的使用,进行实际工程案例分析。

三、教学方法为了提高教学效果,本节课将采用多种教学方法相结合的方式进行:1.讲授法:讲解化工原理的基本概念、原理和计算方法;2.案例分析法:分析实际工程案例,让学生更好地理解化工原理的应用;3.实验法:安排实验课程,让学生亲自动手操作,提高学生的实践能力;4.小组讨论法:分组讨论问题,培养学生的团队合作精神和沟通能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,本节课将准备以下教学资源:1.教材:化工原理教材,用于学生学习和参考;2.参考书:提供相关化工原理的参考书籍,丰富学生的知识体系;3.多媒体资料:制作PPT、视频等多媒体资料,直观地展示化工原理的相关概念和原理;4.实验设备:准备实验所需的设备,为学生提供实践操作的机会。

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化工原理课程设计设计题目:甲苯混合液浮阀塔设计专业:过程装备与控制工程班级:学号:学生姓名:指导教师:2013年07月01日板式塔设计任务书一、设计题目苯-甲苯混合液浮阀精馏塔设计二、设计条件1、年处理量:苯-甲苯混合液8吨/小时;2、泡点进料,进料苯含量为41%(质量分率,下同);3、塔顶苯含量不低于96%;塔底苯含量不高于4%4、塔顶压力4Kpa(表压);单板压降≤0.7Kpa;常压操作(101.325kpa);5、回流比R /R min:自取三、设计任务完成精馏塔工艺设计,运用最优化方法确定最佳操作参数;精馏设备设计,有关附属设备的设计和选用;绘制生产工艺流程图,塔板结构简图和塔板负荷性能图;编制设计说明书。

1、设计方案的确定及工艺流程的说明;2、精馏塔的物料衡算;3、塔板数的确定;4、精馏塔的工艺条件及有关的物性数据的计算。

5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算;6、塔板主要工艺尺寸的计算;7、塔板流体力学的验算;8、塔板负荷性能图;9、精馏塔接管尺寸计算;10、塔顶冷凝器、塔底再沸器选型计算;11、绘制生产工艺流程图;12、绘制塔板结构简图;13、绘制精馏塔设计条件图;14、对设计过程的评述和有关问题的讨论;四、设计要求1、设计步骤详细清楚,每项设计结束后列出计算结果明细表;2、选用的计算公式、图表、数据正确并注明来源,符号和单位要统一。

3、要求能用计算机软件来辅助设计及绘图。

4、设计说明书要求字迹工整,装订成册上交。

五、设计时间:两周序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程(《物理化学》,《化工制图》等)所学知识,完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学,是理论联系实际的桥梁,在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。

通过课程设计,要求更加熟悉工程设计的基本内容,掌握化工单元操作设计的主要程序及方法,锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力,问题分析能力,思考问题能力,计算能力等。

精馏是分离液体混合物(含可液化的气体混合物)最常用的一种单元操作,在化工,炼油,石油化工等工业中得到广泛应用。

精馏过程在能量剂驱动下(有时加质量剂),使气液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各组分的挥发度的不同,使易挥发组分由液相向气相转移,难挥发组分由气相向液相转移,实现原料混合液中各组分的分离。

根据生产上的不同要求,精馏操作可以是连续的或间歇的,有些特殊的物系还可采用恒沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。

本设计的题目是苯-甲苯连续精馏浮阀塔的设计,即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯,采用连续操作方式,需设计一板式塔将其分离。

目录1、设计方案的确定与说明 (7)1.1苯-甲苯物性 (7)1.2 操作条件的确定 (7)1.2.1 操作压力 (7)1.2.2 进料状态 (8)1.2.3 加热方式 (8)1.2.4 冷却剂与出口温度 (8)1.2.5 热能的利用 (9)1.3 确定设计方案的原则 (9)1.3.1 满足工艺和操作的要求 (9)1.3.2 满足经济上的要求 (10)1.4 本设计方案的流程和概述 (10)2、塔板的工艺设计 (11)2.1塔物料衡算 (11)2.1.1原料液及塔顶、塔顶产品摩尔分率的计算 (11)2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (11)2.1.3 物料衡算 (11)2.2塔板数的确定 (12)2.2.1挥发度的确定 (12)2.2.2回流比R的求取 (12)2.2.3实际板数的求取 (12)2.3 精馏塔的工艺条件及有关物性的计算 (13)2.3.1操作压力计算 (13)2.3.2操作温度的计算 (14)2.3.3平均摩尔质量的计算 (14)2.3.4平均密度的计算 (14)2.3.5液体的平均表面张力的计算 (15)2.3.6液体平均粘度计算 (16)2.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16)2.4.1塔径的计算 (16)2.4.2精馏塔有效高度的计算 (17)2.5塔板工艺结构尺寸的计算 (17)2.5.1溢流装置计算 (17)2.5.2浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (19)2.6塔板流体力学验算 (20)2.6.1计算气相通过浮阀塔板的压降 (20)2.6.2液泛 (22)2.6.3计算雾沫夹带量 (23)2.7精馏段塔板负荷性能图 (24)2.7.1雾沫夹带上限线 (24)2.7.2液泛线 (25)2.7.3液相负荷上限线 (27)2.7.4气体负荷下限线(漏液线) (27)2.7.5液相负荷下限线 (27)2.8浮阀塔设计结果汇总 (29)3、附属设备及主要附件的选型计算 (30)3.1接管尺寸计算 (30)3.1.1进料管 (30)3.1.2回流管 (30)3.1.3塔底出料管 (30)3.1.4塔顶蒸汽出料管 (30)3.1.5塔底进气管 (32)3.1.6筒体和封头 (31)3.1.7除沫器 (31)3.1.8裙座 (33)3.1.9人孔 (33)3.2塔总体高度的设计 (34)3.2.1塔的顶部空间高度 (34)3.2.2塔的底部空间高度 (34)3.2.3塔立体高度 (34)3.3冷凝器的设计 (34)3.3.1确定物性参数 (34)3.3.2计算总传热系数 (34)3.3.3工艺结构尺寸计算 (34)3.3.4换热器核算 (34)3.3.5计算总传热系数 (34)3.3.6工艺结构尺寸计算 (34)3.4再沸器的设计 (40)3.4.1前期数据准备 (34)3.4.2估计设备尺寸 (34)3.4.2传热系数的校核 (34)3.4.3换热器核算 (34)3.4.4计算总传热系数 (34)3.4.5工艺结构尺寸计算 (34)设计小结 (43)参考文献..................................................... 错误!未定义书签。

1、设计方案的确定与说明1.1苯-甲苯物性苯的沸点为80.1℃,熔点为5.5℃,在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体,易挥发。

苯比水密度低,密度为0.88g/ml,但其分子质量比水重。

苯难溶于水,1升水中最多溶解1.7g苯;但苯是一种良好的有机溶剂,溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。

甲苯是最简单,最重要的芳烃化合物之一。

在空气中,甲苯只能不完全燃烧,火焰呈黄色。

甲苯的熔点为-95 ℃,沸点为111 ℃。

甲苯带有一种特殊的芳香味(与苯的气味类似),在常温常压下是一种无色透明,清澈如水的液体,密度为0.866克/厘米3,对光有很强的折射作用(折射率:1,4961)。

甲苯几乎不溶于水(0.52g/l),但可以和二硫化碳,酒精,乙醚以任意比例混溶,在氯仿,丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。

甲苯的粘性为0.6 mPa s,也就是说它的粘稠性弱于水。

甲苯的热值为40.940 kJ/kg,闪点为4 ℃,燃点为535 ℃。

分离苯和甲苯,可以利用二者沸点的不同,采用塔式设备改变其温度,使其分离并分别进行回收和储存。

板式精馏塔、浮法塔都是常用的塔类型,可以根据不同塔各自特点选择所需要的塔。

1.2 操作条件的确定确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、各种设备的结构型式和某些操作指标。

例如组分的分离顺序、塔设备的型式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸汽的冷凝方式、余热利用方案以及安全、调节机构和测量控制仪表的设置等。

下面结合课程设计的需要,对某些问题作些阐述。

1.2.1 操作压力蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。

确定操作压力时,必须根据所处理物料的性质,兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。

例如,采用减压操作有利于分离相对挥发度较大组分及热敏性的物料,但压力降低将导致塔径增加,同时还需要使用抽真空的设备。

对于沸点低、在常压下为气态的物料,则应在加压下进行蒸馏。

当物性无特殊要求时,一般是在稍高于大气压下操作。

但在塔径相同的情况下,适当地提高操作压力可以提高塔的处理能力。

有时应用加压蒸馏的原因,则在于提高平衡温度后,便于利用蒸汽冷凝时的热量,或可用较低品位的冷却剂使蒸汽冷凝,从而减少蒸馏的能量消耗。

1.2.2 进料状态进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的联系。

在实际的生产中进料状态有多种,但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中,这主要是由于此时塔的操作比较容易控制,不致受季节气温的影响。

此外,在泡点进料时,精馏段与提馏段的塔径相同,为设计和制造上提供了方便。

1.2.3 加热方式蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热,设置再沸器。

有时也可采用直接蒸汽加热。

若塔底产物近于纯水,而且在浓度稀薄时溶液的相对挥发度较大(如酒精与水的混合液),便可采用直接蒸汽加热。

直接蒸汽加热的优点是:可以利用压力较低的蒸汽加热;在釜内只须安装鼓泡管,不须安置庞大的传热面。

这样,可节省一些操作费用和设备费用。

然而,直接蒸汽加热,由于蒸汽的不断通入,对塔底溶液起了稀释作用,在塔底易挥发物损失量相同的情况下,塔底残液中易挥发组分的浓度应较低,因而塔板数稍有增加。

但对有些物系(如酒精与水的二元混合液),当残液的浓度稀薄时,溶液的相对挥发度很大,容易分离,故所增加的塔板数并不多,此时采用直接蒸汽加热是合适的。

值得提及的是,采用直接蒸汽加热时,加热蒸汽的压力要高于釜中的压力,以便克服蒸汽喷出小孔的阻力及釜中液柱静压力。

对于酒精水溶液,一般采用0.4~0.7KPa(表压)。

饱和水蒸汽的温度与压力互为单值函数关系,其温度可通过压力调节。

同时,饱和水蒸汽的冷凝潜热较大,价格较低廉,因此通常用饱和水蒸汽作为加热剂。

但若要求加热温度超过180℃时,应考虑采用其它的加热剂,如烟道气或热油。

当采用饱和水蒸汽作为加热剂时,选用较高的蒸汽压力,可以提高传热温度差,从而提高传热效率,但蒸汽压力的提高对锅炉提出了更高的要求。

同时对于釜液的沸腾,温度差过大,形成膜状沸腾,反而对传热不利。

1.2.4 冷却剂与出口温度冷却剂的选择由塔顶蒸汽温度决定。

如果塔顶蒸汽温度低,可选用冷冻盐水或深井水作冷却剂。

如果能用常温水作冷却剂,是最经济的。

水的入口温度由气温决定,出口温度由设计者确定。

冷却水出口温度取得高些,冷却剂的消耗可以减少,但同时温度差较小,传热面积将增加。

冷却水出口温度的选择由当地水资源确定,但一般不宜超过50℃,否则溶于水中的无机盐将析出,生成水垢附着在换热器的表面而影响传热。

1.2.5 热能的利用精馏过程是组分反复汽化和反复冷凝的过程,耗能较多,如何节约和合理地利用精馏过程本身的热能是十分重要的。

选取适宜的回流比,使过程处于最佳条件下进行,可使能耗降至最低。

与此同时,合理利用精馏过程本身的热能也是节约的重要举措。

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